HvALOG1, an ALOG transcription factor regulates spikelet meristem determinacy and organ boundary formation in barley inflorescence

Abstract

Inflorescence architecture affects crop productivity decisively, and genetic variations play an indispensable role in improving crop yields. Here, we identified recessive alleles of barley HvALOG1 that produce extra spikelets and fused glumes abaxially to the central spikelet from the upper-mid portion until the tip of the inflorescence. HvALOG1 exhibits a boundary-specific expression pattern that specifically eludes reproductive meristems, implying the involvement of previously proposed localized signaling centers for branch regulation. Importantly, during early spikelet formation, non-cell-autonomous signals associated with HvALOG1 expression may specify spikelet meristem determinacy, while boundary formation of floret organs appears to be coordinated in a cell-autonomous manner. Our research offers new perspectives on regulatory signaling roles of ALOG transcription factors during the development of reproductive meristems in cereal inflorescences.

Die Architektur der Infloreszenz beeinflusst die Produktivität der Ernte entscheidend, und genetische Variationen spielen eine unverzichtbare Rolle bei der Verbesserung der Erträge. Hier identifizierten wir rezessive Allele des Gersten HvALOG1, die zusätzliche Ährchen und fusionierte Hüllspelzen abaxial zum zentralen Ährchen vom oberen Mittelteil bis zur Spitze der Infloreszenz produzieren. HvALOG1 zeigt ein grenzspezifisches Expressionsmuster, das speziell reproduktive Meristeme umgeht, was auf die Beteiligung von zuvor vorgeschlagenen lokalisierten Signalzentren für die Verzweigungsregulierung hindeutet. Wichtig ist, dass während der frühen Ährchenbildung nicht-zellautonome Signale, die mit der HvALOG1-Expression assoziiert sind, die Bestimmtheit des Ährchenmeristems spezifizieren können, während die Grenzbildung von Blütenorganen anscheinend auf zellautonome Weise koordiniert wird. Unsere Forschung bietet neue Perspektiven auf die regulatorischen Signalrollen von ALOG-Transkriptionsfaktoren während der Entwicklung von reproduktiven Meristemen in Getreideinfloreszenzen.